欠摻Bi2Sr2CaCu2O8+δ超導體的本征電子隧道譜.pdf

1、自1986年發(fā)現(xiàn)高溫超導材料至今的二十幾年，人們對銅氧化物的高溫超導電性起源和機理進行了大量的研究，同時其應用前景也成為物理學的熱門課題。在有源器件領(lǐng)域，約瑟夫森器件的研究是最活躍的方向之一，利用其原理制成的SQUID廣泛地應用于諸如大地的磁測量，心磁、腦磁的測量，無損檢測和數(shù)字電路中。我們通過測量Bi2Sr2CaCu2O8+d(簡稱Bi-2212)隧道譜來分析超導約瑟夫森效應，超導能隙和贗能隙的性質(zhì)。Bi-2212具有極端的各向異性，

2、用它做成的本征約瑟夫森隧道結(jié)(IJJs)是一種獨特類型的隧道結(jié)。但是現(xiàn)有的大量實驗幾乎都是集中在對最優(yōu)摻雜和過摻雜Bi-2212的研究上，對欠摻雜Bi-2212特別是隧道譜的研究還不多，因而我們期望通過對欠摻雜Bi-2212本征結(jié)隧道譜的研究，來更多的了解該超導材料的隧道譜特性。
　　 利用Bi-2212單晶在c方向的層狀性質(zhì)，在高真空中進行低溫(通常達到液氮溫度)原位解理，同時高速蒸發(fā)金屬膜，再光刻圖形，反應離子刻蝕，氬離子刻

3、蝕形成柱狀mesa，剝離，磁控濺射，制作反電極等工藝，并用改進的方法測量RT-和IV-特性，分析隧道譜的性質(zhì)，在這過程中，得到的主要結(jié)果如下：
　　 （1)通過對工藝的探索和對本征結(jié)熱效應的分析，成功制備了結(jié)個數(shù)可控的、結(jié)面積達到亞微米尺寸的本征結(jié)，有效避免了在低溫下研究隧道譜熱效應的顯著影響。
　　 （2)基于實驗條件，編寫了一套分別用于測量RT-和IV-特性的程序，并且通過對IV-曲線的數(shù)字微分得到了本征結(jié)的隧道譜。

4、同時，在常溫附近贗能隙打開的溫度上，IV-曲線有較明顯的回滯，采用脈沖測量方法解決了自熱效應。
　　 （3)欠摻雜Bi-2212的RT-曲線顯示，在超導轉(zhuǎn)變溫度cT以上，樣品的電阻隨著溫度的降低而升高，這與過摻雜和最優(yōu)摻雜的RT-曲線在cT上是隨著溫度的降低而減小有明顯的區(qū)別，這也成為我們通過RT-曲線來分辨欠摻雜和過摻雜單晶樣品的直接手段。
　　 （4)高溫超導能隙和贗能隙的關(guān)系是近年來人們非常關(guān)心的問題之一。對欠摻雜

5、樣品的IV-曲線的分析，我們得到，隨著摻雜濃度的降低，樣品的超導能隙增大，其臨界溫度降低，而贗能隙的溫度值則會增大。同時，隧道譜顯示在低溫下欠摻雜樣品同樣有明顯的“peak-dip-hump”結(jié)構(gòu)，這類似于其它隧道手段得到的結(jié)果。
　　 本文的實驗結(jié)果，與已有的結(jié)果特別是最優(yōu)摻雜和過摻雜在超導能隙和贗能隙的趨勢上是一致的，符合超導電子相圖的一般規(guī)律，并且有可重復性，說明我們的實驗方法和測量方法是可行的。同時我們也得到了一些與其它